摘要：社会进步迅速，我国的化学工业的发展也有了很大的提升。水泥基材料体系呈碱性，外界环境中的酸能够与水泥水化产物中对结构强度起主要贡献的氢氧化钙晶体（CH）及水化硅酸钙凝胶（C-S-H）进行反应，生成膨胀性、无胶结能力且具备较强溶蚀性的产物，导致混凝土结构的劣化和破坏。同时，酸性环境还能破坏钢混结构中钢筋的表面钝化膜，加速钢筋的锈蚀，导致结构的膨胀开裂。近年来，关于水泥基材料的耐酸腐蚀性能，国内外学者也展开了一系列研究，发现水泥基材料的耐酸腐蚀性能不仅与自身水泥矿物组成，与水胶比、掺合料以及表面防护涂层有关，同时也关乎外界酸环境中酸腐蚀类型、pH值以及结构的外部应力荷载。目前工程界应对混凝土酸腐蚀的解决方案主要有：①采用矿物掺合料改性砂浆；②通过改善结构表面的抗渗性，采用有机涂层外防护来提高耐酸性能。但现有文献针对混凝土长龄期耐酸性能的系统研究尚待完善。
关键词：提升；水泥砂浆耐酸性能；防护技术研究
引言
水泥砂浆所用细骨料通常为天然砂，近几年，国家对环境污染及自然资源保护的加强，以及天然砂资源短缺的现状，导致人工砂的生产和在水泥砂浆或混凝土中的应用势在必行。人工砂经机械破碎筛分而成，其颗粒尖锐粗糙且带有棱角，同时人工砂中不可避免地含有一定量的石粉，这是人工砂与天然河砂最明显的区别所在。目前，针对人工砂在水泥砂浆或混凝土中的应用研究较少。
1水泥砂浆与混合砂浆的区别与应用
以胶凝材料的不同为依据，砂浆可划分为水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆等类型。其中，水泥砂浆是由水泥与砂子按照一定比例混合搅拌而成的砂浆，亦可掺入防水剂、旱强剂，防水粉等外加剂，配置出强度较高的砂浆；石灰砂浆由石灰膏与砂子按一定比例搅拌而成，完全依靠石灰的气硬获得强度；混合砂浆则通常由水泥、石灰膏与砂子拌合得到，由于有石灰膏的加入，混合砂浆的和易性得到提升，操作起来比较方便。对于水泥砂浆与混合砂浆，前者防水性能比较好，可在潮湿环境中使用，其耐久性最好，多用于基础、长期受水浸泡的地下工程与外墙抹灰、砖砌体砌筑及墙面抹面等，±0.00以下亦具有可应用性。混合砂浆则更多地用于内墙抹灰，只能用于±0.00以上。若用于防水，水泥砂浆还应加入一定量的防水剂。相较而言，水泥砂浆有更高的强度，具体地，其强度会随使用时间的延长而逐渐增强。相反，混合砂浆的强度则会随使用时间的延长或由于受潮而发生强度减小或老化的现象。该情况有关于材料的水化反应，在自然环境下，石灰会由于受潮与时间增加而降低强度，但水泥却不会，反之还会变大。在水泥砂浆中掺入一定量的石灰使其成为混合砂浆，目的在于节省水泥、增加砂浆的和易性，为施工提供便利。混合砂浆由于加入了石灰膏，改善了砂浆的和易性，操作起来比较方便，有利于砌体密实度和工效的提高。混合砂浆也可以用于室内外抹灰工程。混合砂浆的合宜性最好，混合砂浆加入石灰膏）可用在墙体“防潮层”以上的砖砌体砌筑。
2水泥土研究背景与意义
水泥土是由水泥、土等成分按适当比例混合、硬化而成的一种材料。因为其材料来源较为广泛，价格较低且其物理力学性能较原土大大提升，因此广泛应用于软土地基、基坑支护、防渗工程及复合地基加固等方面，取得了良好的经济效益。然而，由于水泥土还存在着诸多问题，如强度不够高、形成的复合地基存在承载力不足及后期变形较大等诸多问题。目前国内提高水泥土强度的方法主要是加入不同的外加剂和掺合料，或改变水泥土的含砂量，相对其它添加剂和掺合料，砂具有价格低廉和来源广泛的优点。随着我国国民经济持续增长，工业化水平不断提升，城市发展致使大气污染突出表现为排放连片、传输叠加和相互影响的区域污染特征，其中酸雨污染是重要的区域大气环境问题之一。酸雨是指酸性大气降水，包括降水、雪、雾、露等，通常指pH值小于5.6的降水。由于酸雨对生态系统的严重危害，酸雨已成为严重威胁世界环境的十大问题之一。我国已成为世界第三大酸雨区，仅次于北美和欧洲。中国的酸雨区面积约62万Km2，占国土面积的6.4%。其中，较重酸雨区面积占国土面积的0.9%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆酸雨污染主要分布在长江以南—云贵高原以东地区。酸雨（年平均降水pH值低于5.6）、较重酸雨（年平均降水pH值低于5.0）和重酸雨（年平均降水pH值低于4.5）的比例分别为18.8%、6.7%和0.4%。酸雨中主要阳离子为钙离子和铵离子，分别占总离子当量的25.9%和15.2%。主要阴离子为硫酸盐，占总离子当量的21.1%。硝酸盐占总离子当量的9.0%，酸雨类型总体仍为硫酸型，酸雨对水泥土存在侵蚀作用。
3提升水泥砂浆耐酸性能的防护技术
硅酸盐水泥中的Ca（OH）2占凝胶体体积的20%左右，凝胶体的孔溶液中含有大量Ca（OH）2、KOH、NaOH等，pH值通常大于12。这些碱性物质可以缓冲酸溶液对C-S-H凝胶、钙矾石等水泥水化产物的腐蚀，抗酸腐蚀性能较好。复掺矿粉和硅灰还可以改善水泥石的微观结构，提高砂浆的抗渗性能，增强抵抗酸性介质侵蚀的能力。硫铝酸盐水泥硬化浆体中的液相碱度低（pH约为10），水化产物中的钙、铝等易被酸溶蚀，导致钙矾石、C-S-H等凝胶结构被严重破坏，抗酸腐蚀性能较差。此外，硫铝酸盐水泥水化产物中氢氧化钙含量少，对硅灰、矿粉的激活程度偏低，难以发挥辅助胶凝材料改善水泥石性能的优势。综上所述，硅酸盐水泥系列砂浆的抗酸腐蚀性能优于硫铝酸盐水泥系列砂浆，硅灰、矿粉双掺的硅酸盐水泥砂浆抗酸性能最好。砂浆在面临硫酸侵蚀的早期，由于膨胀产物的析出和水化反应的进行，虽对其表面微裂纹有适度的填充作用，但晶粒的迅速膨胀使得这种填充作用快速转变为造成试件表面持续开裂的动力，且由于对砂浆强度贡献显著的Ca（OH）2骨架结构的迅速侵蚀，导致砂浆的质量损失和强度均有显著下降。同时，水泥水化产物中起填充和胶结作用的产物（水化铝酸钙等），在外部SO42-富集的环境中，会生成膨胀性产物（如AFt），造成胶凝材料黏接力的损失，加速强度流失的过程。随着侵蚀时间和程度的增长，石膏等膨胀性产物晶粒持续生长，膨胀力突破水泥砂浆自身抗拉强度时，将在构件表面形成新的裂缝，并随着侵蚀过程持续扩展，最终造成试件表面的脆裂，在溶蚀作用的辅助下，表面逐渐疏松，侵蚀溶液逐步渗入结构内部，直至构件完全破坏。
结语
通常情况下，如果用M5.0以上的水泥砂浆代替同等强度的水泥混合砂浆，在静载作用下，砖体的抗剪强度会降低15%；而在动载作用下，如果砌体的竖向压力分别为0.05kN/cm2、0.06kN/cm2与0.07kN/cm2，砌体的抗剪强度大约会降低16%~18%的水平。所以，为了避免以上情况的发生，施工人员在具体的设计过程中应对有无条件使用水泥混合砂浆进行充分的考虑。针对已经进行了水泥混合砂浆的设计，而施工单位又提出改用水泥砂浆要求的情况，设计人员必须做出相应的安全复核。如果没有经过设计人员的同意，施工人员万万不能擅自进行相应的改用，以此避免结构安全不足等隐患的出现。
参考文献：
[1]杨凯，周明凯，李北星，唐凯.不同水泥砂浆的耐酸性研究[J].新世纪水泥导报，2011，02：3-8，10.
[2]杨凯，刘江，施载玲，李北星.强酸性环境下砂浆性能变化研究[J].混凝土，2011，02：113-115.
[3]李北星，刘江，蔡老虎，刘昌国.酸性环境下混凝土寿命预测模型的建立及应用[J].水运工程，2012，06：69-73.
[4]霍润科，李宁，张浩博.酸性环境下类砂岩材料物理性质的试验研究[J].岩土力学，2006，09：1541-1544.
[5]霍润科.酸性环境下砂浆、砂岩材料的受酸腐蚀过程及其基本特性劣化规律的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2007，03：647.
[6]魏有仪，罗健，肖允发，钟生军，巫锡勇.水泥砂浆酸性侵蚀试验研究Ⅰ非流动酸性水侵蚀试验[J].硅酸盐学报，1998，04：9-15.
[7]元强，邓德华，张文恩，刘轶翔.粉煤灰掺量、水胶比对砂浆流动度和强度的影响[J].粉煤灰，2005，01：7-9.
论文作者:雷秀进
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30